JP5362845B2 - Low complexity channel estimation for uplink receivers - Google Patents
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Abstract
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2008年11月13日出願の仮特許出願第61/114,346号、2008年12月15日出願の仮特許出願第61/122,553号、および2009年2月11日出願の仮特許出願第61/151,644号に関係し、35U.S.C.§119(e)の下でこのより早い出願の優先権が主張される。本仮特許出願はまた、参照によりこの特許出願に組み込まれている。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is related to provisional patent application 61 / 114,346 filed November 13, 2008, provisional patent application 61 / 122,553 filed December 15, 2008, and 2009. In relation to provisional patent application 61 / 151,644 filed on February 11, S. C. The priority of this earlier application is claimed under §119 (e). This provisional patent application is also incorporated by reference into this patent application.
本出願は、一般に無線通信技術に関し、具体的には、低複雑性チャネル推定の使用によってチャネル推定の正確さを高め、システム上のオーバヘッドを低減することにより、ユーザ機器接続を改善することに関する。 This application relates generally to wireless communication technologies, and more particularly to improving user equipment connectivity by increasing the accuracy of channel estimation through the use of low complexity channel estimation and reducing overhead on the system.
IPベースのモバイル・システムは、無線通信システム上に少なくとも1つのモバイル・ノードを含む。「モバイル・ノード」は、特定のシステム・プロバイダによって採用される用語に応じて、ユーザ機器、モバイル・ユニット、モバイル端末、モバイル・デバイス、または同様の名称で呼ばれることもある。システム上の様々な構成要素は、任意の特定のネットワーク構成または通信システム上で使用される用語に応じて異なる名称で呼ばれることもある。 An IP-based mobile system includes at least one mobile node on a wireless communication system. “Mobile node” may also be referred to as a user equipment, mobile unit, mobile terminal, mobile device, or the like, depending on the terminology employed by a particular system provider. Various components on the system may be referred to by different names depending on the terminology used on any particular network configuration or communication system.
例えば、「モバイル・ノード」または「ユーザ機器」は、無線ネットワークにケーブル(例えば電話線(「対より線」)、イーサネット・ケーブル、光ケーブルなど)で接続された、ならびにインターネット・アクセス、eメール、メッセージング・サービスなどの様々な特徴および機能を有する様々なブランドおよびモデルのモバイル端末(「携帯電話」)によって経験されることが可能であるように、セルラ・ネットワークに直接無線接続されたPCを包含する。用語「モバイル・ノード」はまた、モバイル通信ユニット(例えば、モバイル端末、「スマート・フォン」、無線接続されたラップトップPCなどのノマディック・デバイス)を含む。 For example, a “mobile node” or “user equipment” is connected to a wireless network by cable (eg, telephone line (“twisted wire”), Ethernet cable, optical cable, etc.), as well as Internet access, email, Includes PCs wirelessly connected directly to cellular networks so that they can be experienced by different brands and models of mobile terminals (“cell phones”) with different features and functions such as messaging services To do. The term “mobile node” also includes mobile communication units (eg, mobile terminals, “smart phones”, nomadic devices such as wirelessly connected laptop PCs).
ユーザ機器またはモバイル・ノードは、その構成において送信機と呼ばれるアクセス・ポイントから送信された信号のアップリンク方向の信号の受信機である。送信機または受信機などの用語は、制限的に定義されるものではなく、ネットワーク上に配置された様々なモバイル通信ユニットまたは送信デバイスを含んでもよい。さらに、用語「受信機」および「送信機」は、通信がどの方向に送受信されるかに応じて「アクセス・ポイント(AP)」、「基地局」または「ユーザ機器」と呼ばれてよい。例えば、ダウンリンク環境では、アクセス・ポイントAPあるいは基地局(eNodeBまたはeNB)は送信機であり、ユーザ機器は受信機であるが、一方、アップリンク環境では、アクセス・ポイントAPあるいは基地局(eNodeBまたはeNB)は受信機であり、ユーザ機器は送信機である。 A user equipment or mobile node is a receiver of signals in the uplink direction of signals transmitted from an access point, called a transmitter in its configuration. Terms such as transmitter or receiver are not limitingly defined and may include various mobile communication units or transmitting devices located on the network. Further, the terms “receiver” and “transmitter” may be referred to as an “access point (AP)”, “base station”, or “user equipment” depending on which direction the communication is transmitted and received. For example, in the downlink environment, the access point AP or base station (eNodeB or eNB) is a transmitter and the user equipment is a receiver, whereas in the uplink environment, the access point AP or base station (eNodeB). Or eNB) is a receiver and the user equipment is a transmitter.
正確なチャネル推定は、接続を維持し、LTE無線システム上のモバイル・ノード(またはユーザ機器)から基地局(またはアクセス・ポイント)への送信をサポートするアップリンク通信リンク上の良好な容量およびスループット性能を実現するのに不可欠である。モバイル・ノードまたはユーザ機器がアクセス・ポイント(送信機)に対して高速で移動しているときは、知られているチャネル推定方法は、システム性能にネガティブな影響を与える可能性がある2つの主要な欠陥を有する。第1に、知られているチャネル推定方法(例えば、最小平均二乗誤差(MMSE)ベースの推定)は、ユーザ機器(またはモバイル・ノード)が高速で移動するので、不正確であることが分かる。第2に、知られているチャネル推定式は、計算集約的であり、このことは、システム・リソースを不必要に消費し、システム・オーバヘッドを増大させ、チャネル推定を完了するために必要とされる時間を増大させる。したがって、高移動度[high mobility]および/または高チャネル周波数において良好な容量/スループット性能を実現するために、チャネル推定の不正確さに起因する性能低下の問題が対処される必要があり、チャネル推定アルゴリズムの複雑性を低減する必要がある。 Accurate channel estimation maintains good connectivity and good capacity and throughput on uplink communication links that support transmissions from mobile nodes (or user equipment) on LTE radio systems to base stations (or access points) It is essential to achieve performance. When the mobile node or user equipment is moving fast relative to the access point (transmitter), the known channel estimation method has two main effects that can negatively impact system performance. It has various defects. First, known channel estimation methods (eg, Minimum Mean Square Error (MMSE) based estimation) are found to be inaccurate because user equipment (or mobile nodes) move at high speed. Secondly, the known channel estimation formula is computationally intensive, which is required to unnecessarily consume system resources, increase system overhead and complete channel estimation. Increase the amount of time Therefore, in order to achieve good capacity / throughput performance at high mobility and / or high channel frequency, performance degradation issues due to channel estimation inaccuracy need to be addressed, There is a need to reduce the complexity of the estimation algorithm.
最小平均二乗誤差(MMSE)ベースのチャネル推定器は、チャネル推定値の平均二乗誤差を最小化するためにチャネル状態の2次統計量を利用する。基本的な仮定は、時間領域チャネル・ベクトルがガウスであり、チャネル雑音と相関関係がないということである。線形MMSEチャネル推定値は、以下のように与えられる。
・ RHH=E[HH*]は周波数領域チャネル相関行列であり、Hは周波数領域チャネル応答であり、*は共役転置を示し、
・ Xは、既知のパイロットまたは既知の基準シンボル(RS)シーケンスを含むベクトルであり、
・
・
R HH = E [HH * ] is the frequency domain channel correlation matrix, H is the frequency domain channel response, * indicates the conjugate transpose,
X is a vector containing a known pilot or known reference symbol (RS) sequence;
・
・
MMSE推定器[MMSE estimator]は、特に低速のユーザ機器などの低SNRのシナリオ下で、LSチャネル推定器だけよりずっと良い性能をもたらす。しかし、MMSE推定器の主要な欠点は、MMSE式全体を実行することからのシステム・リソースの消費の増大およびシステム・オーバヘッドの増大に起因する、その高い計算複雑性である。 The MMSE estimator provides much better performance than the LS channel estimator alone, especially under low SNR scenarios such as slow user equipment. However, a major drawback of the MMSE estimator is its high computational complexity due to increased consumption of system resources and increased system overhead from executing the entire MMSE equation.
式(1)では、Xは、UEによって送信された既知の基準信号(RS)シーケンスを表す。LTE規格では、シーケンス・ホッピングおよびグループ・ホッピングはアップリンクRSシーケンスに対応できることに留意されたい。シーケンス/グループ・ホッピングがイネーブルにされた場合は、上記MMSE式は、スロット(0.5ミリ秒)ごとに2つの行列転置が実行されることを必要とする。どのユーザに対しても1つのRB割当では、行列サイズは12×12であるが、一方、一人のユーザに対して48すべてのRB割当では、行列サイズは576×576である。そのようなリアルタイムの行列反転は、実際の実行のためには計算集約的であり、このMMSE式は、ユーザ機器(またはモバイル・ノード)がより高い速度で移動するので、不正確であることが分かる。 In Equation (1), X represents a known reference signal (RS) sequence transmitted by the UE. Note that in the LTE standard, sequence hopping and group hopping can accommodate uplink RS sequences. When sequence / group hopping is enabled, the above MMSE expression requires that two matrix transposes be performed every slot (0.5 milliseconds). The matrix size is 12 × 12 for one RB allocation for any user, while the matrix size is 576 × 576 for all 48 RB allocations for one user. Such real-time matrix inversion is computationally intensive for actual execution, and this MMSE expression may be inaccurate because the user equipment (or mobile node) moves at a higher speed. I understand.
信号対雑音比(SNR)推定は、いくつかの状況ではeNodeB受信機における不可欠な処理ステップであり、SNRの過小推定があった場合は、システム性能が低下することにも留意されたい。したがって、システム性能を高め、システム・パラメータの低下を最小化するために、いくつかのチャネル推定手順における使用のためのSNRを正確に推定する必要がある。 It should also be noted that signal-to-noise ratio (SNR) estimation is an essential processing step in eNodeB receivers in some situations, and system performance is degraded if there is an underestimation of SNR. Therefore, to increase system performance and minimize system parameter degradation, there is a need to accurately estimate the SNR for use in some channel estimation procedures.
チャネル推定方法はまた、補間を使用し、補間(例えば線形、双一次、または二次など)のためのいくつかの手法は、いくつかの状況では十分な結果を提供しないことにさらに留意されたい。補間に対するこれらの手法は静的であり、一般に、同じ手法がすべてのUE移動度のために使用され、したがって、いくつかの状況では最適のSNR対SER性能を提供しない。 It should further be noted that channel estimation methods also use interpolation, and some techniques for interpolation (eg linear, bilinear, or quadratic, etc.) do not provide sufficient results in some situations. . These approaches to interpolation are static and in general the same approach is used for all UE mobility and therefore does not provide optimal SNR vs. SER performance in some situations.
本発明は、チャネル推定のための低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)技術と呼ばれるLTE eNodeB受信機チャネル推定技術を提案する。この技術は、非常に低減された実施複雑性(ハードウェア/計算複雑性)において、MMSEチャネル推定の性能と同等のチャネル推定/復調性能を提供する。 The present invention proposes an LTE eNodeB receiver channel estimation technique called low complexity minimum mean square error (MMSE) technique for channel estimation. This technique provides channel estimation / demodulation performance comparable to that of MMSE channel estimation at a greatly reduced implementation complexity (hardware / computational complexity).
低複雑性MMSE式[reduced complexity MMSE equation]は、以下のように、既知のシステム性能属性およびシステム性能パラメータに基づいていくつかの主要な仮定をすることにより得られる。(1)項(XX*)−1をその期待値E{(XX*)−1}で置き換え、(2)信号コンステレーションは、RSシンボルにおけるすべての副搬送波上で同一であり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確率を有し、E{(XX*)−1}=E{|1/Xk|2}*Iであり、ここでIは単位行列であり、(3)平均SNR=E{|Xk|2}/σN 2、項β=E{|Xk|2}/E{|1/Xk|2}、および項σN 2(XX*)−1=(β/SNR)Iを定義し、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数であり、(4)QPSKコンステレーションのためにはβ=1、16QAMコンステレーションのためにはβ=0.5294、64−QAM送信のためにはβ=0.3724、(5)LTEアップリンク送信では、RHH行列が副搬送波間隔およびチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存し、(6)別のSNR推定が受信されるまで(たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・ホッピングがイネーブルにされても)、同じ行列がいくつかのサブフレームのために使用されることが可能であり、(7)LTEアップリンクRSパターンのためのチャネル自己相関の生成時の簡単さを利用し、(8)(チャネル電力プロファイルのための広く受け入れられている業界標準である)指数減衰電力遅延プロファイルを仮定し、(9)ドップラー・スプレッドのためのジェイクス・スペクトルを仮定し、(10)LTEアップリンクRSパターンでは、RSパターン間の時間相関関数が1であり、これはすべての基準シンボルが同じOFDMシンボルにあるという事実に起因し、(11)RHHの生成時のr.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定する。これは、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレッド値にあまり敏感でないことを示すシミュレーション結果に基づき、(12)スロット(0.5ミリ秒の継続時間)ごとに、
これらの仮定、推定、および修正された計算から、本発明は、以下のように、低複雑性MMSE行列および予め算出されたLSチャネル推定値
本発明の第2の態様として、信号対雑音比(SNR)推定は、低複雑性最小平均二乗誤
差(RC−MMSE)チャネル推定による使用のためのeNodeB受信機における不可
欠な処理ステップであることに留意されたい。本発明(低複雑性MMSEチャネル推定)
の技術の性能は、推定されたSNRに対して何らかの敏感性を有する。復調SER対実際
のSNRは、+/−3dBの範囲内のSNR推定誤差に関して測定されてきた。SNRの過大推定は、わずかにより良い性能を生じさせることになるが、一方、SNRの過小推定
は、より悪い性能を生じさせることになることに留意されたい。性能低下を限定するため
に、SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定されることが望ましい。本発明
の第3の態様として、RS信号に基づくデータ・チャネル補間の適応方法が本発明におい
て提案される。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
送信機および受信機を有する無線通信システムにおいてアップリンク受信機チャネルを
推定するための方法であって、
前記無線システム上に送信機およびアップリンク受信機を提供するステップを含み、前
記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のための前記チャネルを推定
するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算され、
前記低複雑性最小平均二乗誤差式は、システム性能に関して複数の仮定を行い、式計算
の複雑性を低減するために前記最小平均二乗誤差式における因数を置き換え、その結果、
処理時間が低減され、システム・オーバヘッド使用量が低減されることになる、
方法。
(項目2)
1つの置き換えられた因数が、前記最小平均二乗誤差式における項(XX * ) −1 をそ
の期待値E{(XX * ) −1 }で置き換える、項目1に記載の方法。
(項目3)
システム性能に関する1つの仮定が、信号コンステレーションがRSシンボルにおける
すべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確
率を有し、E{(XX * ) −1 }=E{|1/Xk| 2 }Iであることであり、ここでI
は単位行列である、項目1に記載の方法。
(項目4)
システム性能に関する1つの仮定が、平均SNR=E{|Xk| 2 }/σ N 2 、および
項β=E{|Xk| 2 }/E{|1/Xk| 2 }、項σ N 2 (XX * ) −1 =(β/SN
R)Iを定義することであり、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数
である、項目1に記載の方法。
(項目5)
システム性能に関する1つの仮定が、下記、すなわちQPSKコンステレーションのた
めには、β=1、16QAMコンステレーションのためには、β=0.5294、64−
QAM送信のためには、β=0.3724、のうちの1つを定義することである、項目
1に記載の方法。
(項目6)
システム性能に関する1つの仮定が、R HH 行列が副搬送波間隔、およびLTEアップ
リンク送信のためのチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存すると仮定すること
である、項目1に記載の方法。
(項目7)
システム性能に関する1つの仮定が、たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・
ホッピングがイネーブルにされても、別のSNR推定値が受信されるまで、同じ行列がい
くつかのサブフレームのために使用されることが可能であると仮定することである、請求
項1に記載の方法。
(項目8)
前記式における1つの低減された因数が、LTEアップリンクRSパターンのチャネル
自己相関の生成時の簡単さを利用することにより得られる、項目1に記載の方法。
(項目9)
システム性能に関する1つの仮定が、(チャネル電力プロファイルのための広く受け入
れられている業界標準である)指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することである、請
求項1に記載の方法。
(項目10)
1つの置き換えられた因数が前記LTEアップリンクRSパターンのために前記RSパ
ターン間の時間相関関数を1にセットし、このことはすべての基準シンボルが同じOFD
Mシンボルにあるという事実と相関関係がある、項目1に記載の方法。
(項目11)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレ
ッド値にあまり敏感でないことをシミュレーションが示すので、R HH の生成時の前記r
.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することである、項目1に記
載の方法。
(項目12)
システム性能に関する1つの仮定が、スロット(0.5ミリ秒の継続時間)ごとに、
を推定することであり、yはRSシンボルの受信されたベクトルであり、XはUL RS
シンボルにおける既知の送信されたCAZACシーケンスのベクトルである、項目1に
記載の方法。
(項目13)
システム性能に関する1つの仮定が、ユーザ機器が連続して送信している場合は、前の
スロット/サブフレームからSNR推定値を得ることである、項目1に記載の方法。
(項目14)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定性能がSNR推定誤差に対して強靭
であることをシミュレーションが示すので、断続的送信の場合は、チャネル推定値
を使用してSNR推定値を得ることである、項目1に記載の方法。
(項目15)
システム性能に関する1つの仮定が、βの既知の値(QPSKのためには1、16−Q
AMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、
およびR HH を使用することである、項目1に記載の方法。
(項目16)
線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ・チャネル推定
値を生成するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目17)
SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、項目1に記載の方法。
(項目18)
適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号チャネルを使用
してデータ・チャネルを補間するステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目19)
無線通信システムにおいてアップリンク受信機チャネルを推定する送信システムであっ
て、
前記無線システム上の送信機およびアップリンク受信機を備え、前記アップリンク受信
機チャネル推定値が、前記アップリンク受信機のための前記チャネルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算され、
前記低複雑性最小平均二乗誤差式が、システム性能に関する複数の仮定を行い、式計算
の複雑性を低減するために前記最小平均二乗誤差式における因数を置き換え、その結果、
処理時間が低減され、システム・オーバヘッド使用量が低減されることになる、
システム。
(項目20)
1つの置き換えられた因数が、前記最小平均二乗誤差式における項(XX * ) −1 をそ
の期待値E{(XX * ) −1 }で置き換える、項目19に記載のシステム。
(項目21)
システム性能に関する1つの仮定が、信号コンステレーションがRSシンボルにおける
すべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確
率を有し、E{(XX * ) −1 }=E{|1/Xk| 2 }Iであることであり、ここでI
は単位行列である、項目19に記載のシステム。
(項目22)
システム性能に関する1つの仮定が、平均SNR=E{|Xk| 2 }/σ N 2 および項
β=E{|Xk| 2 }/E{|Xk| 2 }、項σ N 2 (XX * ) −1 =(β/SNR)I
を定義することであり、ここでβは、信号コンステレーションのみに依存する定数である
、項目19に記載のシステム。
(項目23)
システム性能に関する1つの仮定が、下記、すなわちQPSKコンステレーションのた
めにはβ=1、16QAMコンステレーションのためにはβ=0.5294、および64
−QAM送信のためにはβ=0.3724のうちの1つを定義することである、項目1
9に記載のシステム。
(項目24)
システム性能に関する1つの仮定が、R HH 行列が副搬送波間隔、およびLTEアップ
リンク送信のためのチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存すると仮定すること
である、項目19に記載のシステム。
(項目25)
システム性能に関する1つの仮定が、たとえシーケンス・ホッピングおよびグループ・
ホッピングがイネーブルにされても、別のSNR推定値が受信されるまで、同じ行列がい
くつかのサブフレームのために使用されることが可能であると仮定することである、請求
項19に記載のシステム。
(項目26)
前記式における1つの低減された因数が、LTEアップリンクRSパターンのチャネル
自己相関の生成時の簡単さを利用することにより得られる、項目19に記載のシステム
。
(項目27)
システム性能に関する1つの仮定が、(チャネル電力プロファイルのための広く受け入
れられている業界標準である)指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することである、請
求項19に記載のシステム。
(項目28)
1つの置き換えられた因数が前記LTEアップリンクRSパターンのために前記RSパ
ターン間の時間相関関数を1にセットし、このことはすべての基準シンボルが同じOFD
Mシンボルにあるという事実と相関関係がある、項目19に記載のシステム。
(項目29)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレ
ッド値にあまり敏感でないことをシミュレーションが示すので、R HH の生成時の前記r
.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することである、項目19に
記載のシステム。
(項目30)
システム性能に関する1つの仮定が、スロット(0.5ミリ秒の継続時間)ごとに、
を推定することであり、yはRSシンボルの受信されたベクトルであり、XはUL RS
シンボルにおける既知の送信されたCAZACシーケンスのベクトルである、項目19
に記載のシステム。
(項目31)
システム性能に関する1つの仮定が、ユーザ機器が連続して送信している場合は、前の
スロット/サブフレームからSNR推定値を得ることである、項目19に記載のシステ
ム。
(項目32)
システム性能に関する1つの仮定が、チャネル推定性能がSNR推定誤差に対して強靭
であることをシミュレーションが示すので、断続的送信の場合は、チャネル推定値
を使用してSNR推定値を得ることである、項目19に記載のシステム。
(項目33)
システム性能に関する1つの仮定が、βの既知の値(QPSKのためには1、16−Q
AMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、
およびR HH を使用することである、項目19に記載のシステム。
(項目34)
前記送信機が、線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ
・チャネル推定値を生成する、項目19に記載のシステム。
(項目35)
SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、項目19に記載のシス
テム。
(項目36)
前記受信機が、適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号
チャネルを使用してデータ・チャネルを補間する、項目19に記載のシステム。
(項目37)
アップリンク受信機チャネルを推定する無線通信システムであって、送信機および受信
機を有し、前記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のためのチャネ
ルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算される、システム。
(項目38)
前記受信機が、線形補間、および基準信号の最小平均二乗誤差推定値を使用してデータ
・チャネル推定値を生成する、項目37に記載のシステム。
(項目39)
SNRが実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定される、項目37に記載のシス
テム方法。
(項目40)
前記受信機が、適応ステップ、最大ドップラー・スプレッドの推定値、および基準信号
チャネルを使用してデータ・チャネルを補間する、項目37に記載のシステム。
As a second aspect of the invention, signal-to-noise ratio (SNR) estimation is an essential processing step in an eNodeB receiver for use with low complexity least mean square error (RC-MMSE) channel estimation. Please keep in mind. The present invention (low complexity MMSE channel estimation)
The performance of this technique has some sensitivity to the estimated SNR. Demodulated SER versus actual SNR has been measured for SNR estimation error in the range of +/- 3 dB. Note that overestimation of the SNR will yield slightly better performance, while underestimation of the SNR will yield worse performance. In order to limit performance degradation, it is desirable that the SNR be estimated within -3 dB of the actual channel SNR. As a third aspect of the present invention, an adaptive method of data channel interpolation based on RS signals is proposed in the present invention.
For example, the present invention provides the following items.
(Item 1)
An uplink receiver channel in a wireless communication system having a transmitter and a receiver
A method for estimating,
Providing a transmitter and an uplink receiver on the wireless system;
The uplink receiver channel estimates the channel for the uplink receiver
To do
Calculated using the low complexity minimum mean square error (MMSE) formula of
The low complexity minimum mean square error equation makes multiple assumptions regarding system performance and calculates the formula
Replacing the factor in the least mean square error equation to reduce the complexity of
Processing time will be reduced and system overhead usage will be reduced,
Method.
(Item 2)
One replaced factor is, terms in the minimum mean square error formula (XX *) -1 to its
The method according to Item 1, wherein the expected value E {(XX * ) −1 } is replaced with.
(Item 3)
One assumption regarding system performance is that the signal constellation is
Same on all subcarriers and equal on all constellation points.
Where E {(XX * ) −1 } = E {| 1 / Xk | 2 } I, where I
The method according to item 1, wherein is a unit matrix.
(Item 4)
One assumption regarding system performance is that the average SNR = E {| Xk | 2 } / σ N 2 , and
The term β = E {| Xk | 2 } / E {| 1 / Xk | 2 }, the term σ N 2 (XX * ) −1 = (β / SN
R) defining I, where β is a constant that depends only on the signal constellation
The method according to item 1, wherein
(Item 5)
One assumption regarding system performance is the following: QPSK constellation
For β = 1, for 16QAM constellations, β = 0.5294, 64-
For QAM transmission, the item is to define one of β = 0.3724
The method according to 1.
(Item 6)
One assumption regarding system performance is that the R HH matrix is subcarrier spacing and LTE up
R. Of channel for link transmission. m. Assuming that it depends only on s delay spread
The method according to item 1, wherein
(Item 7)
One assumption about system performance is that even sequence hopping and group
Even if hopping is enabled, the same matrix remains until another SNR estimate is received.
Claiming that it can be used for some subframes
Item 2. The method according to Item 1.
(Item 8)
One reduced factor in the equation is the channel of the LTE uplink RS pattern
Item 2. The method according to item 1, obtained by using the simplicity in generating the autocorrelation.
(Item 9)
One assumption regarding system performance is that it is widely accepted (for channel power profiles
Is assumed to be an exponentially damped power delay profile
The method according to claim 1.
(Item 10)
One replaced factor is the RS parameter for the LTE uplink RS pattern.
The time correlation function between turns is set to 1, which means that all reference symbols have the same OFD
Item 2. The method of item 1, wherein the method correlates with the fact that it is in the M symbol.
(Item 11)
One assumption regarding system performance is that the accuracy of the channel estimate is r. m. s delay spray
Since the show is simulation that the head value not very sensitive, the r at the time of generation of R HH
. m. As described in item 1, which assumes a value of 2 microseconds for the s delay spread.
The method of publication.
(Item 12)
One assumption regarding system performance is that every slot (0.5 ms duration)
, Y is the received vector of RS symbols, and X is UL RS
Item 1, which is a vector of known transmitted CAZAC sequences in symbols
The method described.
(Item 13)
One assumption regarding system performance is that if the user equipment is transmitting continuously, the previous
Item 2. The method of item 1, wherein the method is to obtain an SNR estimate from a slot / subframe.
(Item 14)
One assumption about system performance is that channel estimation performance is robust to SNR estimation errors
The simulation shows that, for intermittent transmissions, the channel estimate
2. The method of item 1, wherein the method is to obtain an SNR estimate using.
(Item 15)
One assumption about system performance is that the known value of β (1, 16-Q for QPSK
0.5294 for AM, 0.3724 for 64-QAM), SNR estimate,
2. The method of item 1, wherein the method is using RHH .
(Item 16)
Data channel estimation using linear interpolation and minimum mean square error estimate of reference signal
The method of item 1, further comprising the step of generating a value.
(Item 17)
Item 2. The method of item 1, wherein the SNR is estimated within -3 dB of the actual channel SNR.
(Item 18)
Use adaptation step, maximum Doppler spread estimate, and reference signal channel
The method of item 1, further comprising: interpolating the data channel.
(Item 19)
A transmission system for estimating an uplink receiver channel in a wireless communication system.
And
An uplink receiver comprising a transmitter and an uplink receiver on the wireless system;
A machine channel estimate to estimate the channel for the uplink receiver,
Calculated using the low complexity minimum mean square error (MMSE) formula of
The low complexity least mean square error equation makes multiple assumptions regarding system performance and calculates the formula
Replacing the factor in the least mean square error equation to reduce the complexity of
Processing time will be reduced and system overhead usage will be reduced,
system.
(Item 20)
One replaced factor is, terms in the minimum mean square error formula (XX *) -1 to its
Item 20. The system according to Item 19, wherein the system is replaced with an expected value E {(XX * ) -1 }.
(Item 21)
One assumption regarding system performance is that the signal constellation is
Same on all subcarriers and equal on all constellation points.
Where E {(XX * ) −1 } = E {| 1 / Xk | 2 } I, where I
The system according to item 19, wherein is a unit matrix.
(Item 22)
One assumption regarding system performance is that the average SNR = E {| Xk | 2 } / σ N 2 and the term
β = E {| Xk | 2 } / E {| Xk | 2 }, term σ N 2 (XX * ) −1 = (β / SNR) I
Where β is a constant that depends only on the signal constellation
The system according to item 19.
(Item 23)
One assumption regarding system performance is the following: QPSK constellation
Β = 1, for 16QAM constellation β = 0.5294, and 64
Item 1 is to define one of β = 0.3724 for QAM transmission
10. The system according to 9.
(Item 24)
One assumption regarding system performance is that the R HH matrix is subcarrier spacing and LTE up
R. Of channel for link transmission. m. Assuming that it depends only on s delay spread
20. The system according to item 19, wherein
(Item 25)
One assumption about system performance is that even sequence hopping and group
Even if hopping is enabled, the same matrix remains until another SNR estimate is received.
Claiming that it can be used for some subframes
Item 20. The system according to Item 19.
(Item 26)
One reduced factor in the equation is the channel of the LTE uplink RS pattern
Item 20. The system according to item 19, obtained by using simplicity when generating autocorrelation.
.
(Item 27)
One assumption regarding system performance is that it is widely accepted (for channel power profiles
Is assumed to be an exponentially damped power delay profile
The system according to claim 19.
(Item 28)
One replaced factor is the RS parameter for the LTE uplink RS pattern.
The time correlation function between turns is set to 1, which means that all reference symbols have the same OFD
Item 20. The system of item 19, which correlates with the fact that it is in the M symbol.
(Item 29)
One assumption regarding system performance is that the accuracy of the channel estimate is r. m. s delay spray
Since the show is simulation that the head value not very sensitive, the r at the time of generation of R HH
. m. s to assume a value of 2 microseconds for the delay spread, item 19
The described system.
(Item 30)
One assumption regarding system performance is that every slot (0.5 ms duration)
, Y is the received vector of RS symbols, and X is UL RS
Item 19 which is a vector of known transmitted CAZAC sequences in symbols
The system described in.
(Item 31)
One assumption regarding system performance is that if the user equipment is transmitting continuously, the previous
The system according to item 19, wherein the SNR estimate is obtained from a slot / subframe.
Mu.
(Item 32)
One assumption about system performance is that channel estimation performance is robust to SNR estimation errors
The simulation shows that, for intermittent transmissions, the channel estimate
20. The system of item 19, wherein the system is to obtain an SNR estimate using.
(Item 33)
One assumption about system performance is that the known value of β (1, 16-Q for QPSK
0.5294 for AM, 0.3724 for 64-QAM), SNR estimate,
And it is the use of R HH, system of claim 19.
(Item 34)
The transmitter uses linear interpolation and a minimum mean square error estimate of the reference signal for data
A system according to item 19, generating a channel estimate.
(Item 35)
Item 20. The cis of item 19, wherein the SNR is estimated within -3 dB of the actual channel SNR.
System.
(Item 36)
The receiver includes an adaptation step, an estimate of maximum Doppler spread, and a reference signal
20. The system of item 19, wherein the channel is used to interpolate the data channel.
(Item 37)
A wireless communication system for estimating an uplink receiver channel comprising a transmitter and a receiver
And the uplink receiver channel is a channel for the uplink receiver.
To estimate
The system is calculated using a low complexity minimum mean square error (MMSE) equation.
(Item 38)
The receiver uses linear interpolation and a minimum mean square error estimate of the reference signal for data
40. A system according to item 37, wherein the system generates a channel estimate.
(Item 39)
40. The system of item 37, wherein the SNR is estimated within −3 dB of the actual channel SNR.
System method.
(Item 40)
The receiver includes an adaptation step, an estimate of maximum Doppler spread, and a reference signal
40. The system of item 37, wherein the channel is used to interpolate the data channel.
次に、本発明の実施形態が、添付の図面の図を参照しながら例としてのみ説明される。 Embodiments of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawing figures.
本発明を使用するシステムの例示的構成要素は、図1に示されているように、基地局1000および移動局1002を含む。基地局1000は、移動局1002内の無線インターフェース1006と無線リンクを介して無線で通信するために無線インターフェース1004を含む。基地局1000は、基地局のタスクを実行するために、基地局1000内の1つまたは複数の中央処理ユニット(CPU)1010上で実行可能なソフトウェア1008を含む。CPU(1つまたは複数)1010は、メモリ1012に接続されている。ソフトウェア1008は、スケジューラおよび他のソフトウェア・モジュールを含んでよい。基地局1000はまた、別の基地局とバックホール情報および/または調整情報などの情報をやり取りするために基地局間インターフェース1014を含む。
Exemplary components of a system using the present invention include a
同様に、移動局1002は、メモリ1020に接続された1つまたは複数のCPU1018上で実行可能なソフトウェア1016を含む。ソフトウェア1016は、移動局1002のタスクを実行するように実行可能である。そのようなソフトウェア(1008および1016)の命令は、CPUまたは他のタイプのプロセッサ上に実行のためにロードされることが可能である。プロセッサには、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プロセッサ・モジュールまたはサブシステム(1つまたは複数のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含む)、あるいは他の制御デバイスもしくはコンピューティング・デバイスがあり得る。「プロセッサ」は、単一の構成要素または複数の構成要素を指すことができる。
Similarly,
データおよび(ソフトウェアの)命令は、1つまたは複数のコンピュータ可読またはコンピュータ使用可能記憶媒体として実装されているそれぞれの記憶デバイスに記憶される。記憶媒体は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリまたはスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAMまたはSRAM)、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(EPRROM)、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(ERPROM)およびフラッシュ・メモリなどの半導体メモリ・デバイス、固定ディスク、フロッピー・ディスクおよび取外し可能ディスクなどの磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、ならびにコンパクト・ディスク(CD)またはデジタル・ビデオ・ディスク(DVD)などの光媒体を含む様々な形態のメモリを含む。 Data and (software) instructions are stored in respective storage devices implemented as one or more computer-readable or computer-usable storage media. Storage medium includes dynamic random access memory or static random access memory (DRAM or SRAM), erasable programmable read only memory (EPRROM), electrically erasable programmable read only memory (ERPROM) and flash memory Semiconductor memory devices such as, magnetic disks such as fixed disks, floppy disks and removable disks, other magnetic media including tapes, and optical media such as compact disks (CD) or digital video disks (DVD) Including various forms of memory.
チャネルは、フレーム・シグナリング構造においてフォワードまたはアップリンク上で周期的にブロードキャストされるインジケータ信号に基づいて推定される。この実施形態では、移動局1002は、送信から受信されるインジケータ・チャネル・シグナリングを受信することになる。移動局1002は、アクセス端末と呼ばれてもよい。移動局1002は、チャネル推定計算を実行するか、または実行されるチャネル推定プロトコルに基づいて基地局1000にフィードバックを提供することができ、この場合は、基地局がチャネル推定計算を実行することになる。
The channel is estimated based on indicator signals that are periodically broadcast on the forward or uplink in the frame signaling structure. In this embodiment, the
チャネル推定から、基地局1000または移動局1002は、移動局1002がどのようにサービスされるかを判定し、基地局1000は、移動局1002が通信チャネルをモニタリングする必要があるかどうかに関する判定をすることができる。基地局1000はまた、チャネル推定計算に基づいて基地局1002から送信されるべき通信をスケジューリングすることができる。基地局1000はまた、干渉およびオーバラッピング・ビーム状態を回避するようにユーザをスケジューリングすることができる。
From the channel estimation,
最小平均二乗誤差(MMSE)ベースのチャネル推定器は、チャネル推定値の平均二乗誤差を最小化するためにチャネル状態の2次統計量を利用する。基本的な仮定は、時間領域チャネル・ベクトルはガウスであり、チャネル雑音と相関関係がないということである。線形MMSEチャネル推定は、以下のように与えられる。
・ RHH=E[HH*]は、周波数領域チャネル相関行列であり、Hは周波数領域チャネル応答であり、*は共役転置を表し、
・ Xは、既知のパイロットまたは既知の基準シンボル(RS)シーケンスを含むベクトルであり、
・
・
R HH = E [HH * ] is the frequency domain channel correlation matrix, H is the frequency domain channel response, * represents the conjugate transpose,
X is a vector containing a known pilot or known reference symbol (RS) sequence;
・
・
MMSE推定器は、特に低SNRシナリオの下で、LSチャネル推定器それだけよりずっと良い性能をもたらす。しかし、MMSE推定器の主要な欠点は、MMSE式全体を評価することからのシステム・リソースの消費の増大およびシステム・オーバヘッドの増大に起因する、その高い計算複雑性である。 The MMSE estimator provides much better performance than the LS channel estimator alone, especially under low SNR scenarios. However, a major drawback of the MMSE estimator is its high computational complexity due to increased consumption of system resources and increased system overhead from evaluating the entire MMSE expression.
MMSE式では、Xは、UEによって送信された既知の基準信号(RS)シーケンスを表す。LTE規格のシステムでは、シーケンス・ホッピングおよびグループ・ホッピングは、アップリンクRSシーケンスに対応でき、シーケンス/グループ・ホッピングがイネーブルにされた場合、上記のMMSE式は、スロット(0.5ミリ秒)ごとに2つの行列反転が実行されることを必要とすることに留意されたい。どのユーザに対しても1つのRB割当の場合は、行列サイズは12×12であるが、一方、一人のユーザに対してすべての48RB割当の場合は、行列サイズは576×576である。そのようなリアルタイムの行列反転は、実際の実行では計算集約的である。留意すべき第2の点は、このMMSE式は、ユーザ機器(またはモバイル・ノード)がより高い速度で移動するので、正確でないことが分かることである。 In the MMSE equation, X represents a known reference signal (RS) sequence transmitted by the UE. In LTE standard systems, sequence hopping and group hopping can accommodate uplink RS sequences, and when sequence / group hopping is enabled, the above MMSE expression is per slot (0.5 ms) Note that two matrix inversions need to be performed. For one user with one RB assignment, the matrix size is 12 × 12, while for all 48 RB assignments for one user, the matrix size is 576 × 576. Such real-time matrix inversion is computationally intensive in actual implementation. The second point to note is that this MMSE equation is found to be inaccurate because the user equipment (or mobile node) moves at a higher speed.
以下のように、提案された方法によって前述のMMSE技術の複雑さの何らかの低減が実現されることが可能である。(1)項(XX*)−1をその期待値E{(XX*)−1}で置き換え、(2)信号コンステレーションが、RSシンボルにおけるすべての副搬送波上で同じであり、すべてのコンステレーション・ポイント上で等しい確率を有し、E{(XX*)−1}=E{|1/Xk|2}I、ここでIは単位行列であり、(3)平均SNR=E{|Xk|2}/σN 2、項β=E{|Xk|2}/E{|1/Xk|2}、および項σN 2(XX*)−1=(β/SNR)Iを定義し、ここでβは信号コンステレーションのみに依存する定数であり、(4)QPSKコンステレーションのためにはβ=1であり、16QAMコンステレーションのためにはβ=0.5294であり、64−QAM送信のためにはβ=0.3724であり、(5)LTEアップリンクでは、RHH行列は、副搬送波間隔およびチャネルのr.m.s遅延スプレッドのみに依存する。 Some reduction in the complexity of the MMSE technique described above can be realized by the proposed method as follows. (1) Replace the term (XX * ) −1 with its expected value E {(XX * ) −1 }, (2) the signal constellation is the same on all subcarriers in the RS symbol, and all constellations E {(XX * ) -1 } = E {| 1 / Xk | 2 } I, where I is the identity matrix, and (3) average SNR = E {| Define Xk | 2 } / σ N 2 , term β = E {| Xk | 2 } / E {| 1 / Xk | 2 }, and term σ N 2 (XX * ) −1 = (β / SNR) I Where β is a constant that depends only on the signal constellation, (4) β = 1 for the QPSK constellation, β = 0.5294 for the 16QAM constellation, Β = 0.3724 for QAM transmission, 5) In the LTE uplink, R HH matrix is sub-carrier spacing and channels r. m. Only depends on s delay spread.
これらの仮定から、MMSEチャネル推定式は、下記に変形されることが可能である。
LTEアップリンクRSパターンのチャネル自己相関の生成時の簡単さを利用することにより、複雑性のさらなる低減が達成されることが可能である。時間−周波数OFDMグリッドに関するチャネル自己相関は、周波数相関関数と時間相関関数の積として書かれてよい。
(チャネル電力プロファイルのための広く受け入れられている業界標準である)指数減衰電力遅延プロファイルを仮定することにより、周波数相関関数は、
ドップラー・スプレッドのためのジェイクス・スペクトルを仮定することにより、時間相関関数は、
γt(l)=Jo(2πfmaxlTs) (5)
と書かれることが可能である。
By assuming a Jakes spectrum for Doppler spread, the time correlation function is
γ t (l) = J o (2πf max lT s ) (5)
Can be written.
ここで、Joは1次および第1種のベッセル関数であり、fmaxは最大ドップラー・スプレッドであり、TsはOFDMシンボル継続時間である。 Here, J o is the first-order and first-type Bessel functions, f max is the maximum Doppler spread, and T s is the OFDM symbol duration.
LTEアップリンクRSパターンでは、RSパターン間の時間相関関数は1である。これは、すべての基準シンボルが同じOFDMシンボルにあるという事実に起因する。したがって、式(3)におけるチャネル自己相関は、
LTEアップリンク受信機のための低複雑性MMSEチャネル推定の手順は以下の通りである。本発明は、チャネル推定のために、すべてのRB割当(1、2、3、4、...NRB)のために、式(6)および(4)の通り、RHHを生成し、メモリに記憶する。RHHの生成時のr.m.s遅延スプレッドのために2マイクロ秒の値を仮定することが安全である。シミュレーションは、チャネル推定値の正確さがr.m.s遅延スプレッド値にあまり敏感でないことを示す。これは、行列のサイズ(12×12、24×24、...576×576)の記憶を暗示する。これは、1回のイベントであり、繰り返されなくてもよい。記憶が問題である場合は、記憶はリアルタイムで生成されてもよいが、これはコンピューティング・リソースの効率的な使用ではない。 The procedure for low complexity MMSE channel estimation for LTE uplink receivers is as follows. The present invention generates R HH as shown in equations (6) and (4) for all RB allocations (1, 2, 3, 4,... N RB ) for channel estimation, Store in memory. R at the time of generation of R HH. m. It is safe to assume a value of 2 microseconds for the s delay spread. The simulation shows that the accuracy of the channel estimate is r. m. It shows that it is not very sensitive to the s-delay spread value. This implies storage of the matrix size (12 × 12, 24 × 24,... 576 × 576). This is a single event and does not have to be repeated. If storage is a problem, the storage may be generated in real time, but this is not an efficient use of computing resources.
スロット(0.5ミリ秒の継続時間)ごとに、
本発明は、UEが連続して送信している場合は、前のスロットまたはサブフレームからSNR推定値を取得する、または、断続的送信の場合は、SNRの推定値はチャネル推定値
既知のβのための値(QPSKのためには1、16−QAMのためには0.5294、64−QAMのためには0.3724)、SNR推定値、およびRHHを使用して低複雑性MMSE行列
本発明は、低複雑性MMSE行列、および以下で繰り返される式(2)の場合と同様に予め算出されたLSチャネル推定値
本発明において提供されたRSのMMSE推定値から、線形補間を使用してデータ・チャネル推定値が生成されることが可能である。 From the RS MMSE estimate provided in the present invention, a data channel estimate can be generated using linear interpolation.
シミュレーション結果が以下のグラフ1〜10に示されており、ここで、(1)チャネル推定および復調性能は、3km/時、60km/時、120km/時、および350km/時のUE移動度におけるQPSK、16QAM、64QAM変調に対して変わっており、(2)受信機は、eNodeBにおいて単一のアテナを備え、(3)符号化されていない変調シンボル誤り率SER対SNRがプロットされ、(4)2GHzの搬送波周波数が、3km/時、60km/時、120km/時、および350km/時における最大ドップラー・スプレッドがそれぞれ5Hz、100Hz、200Hz、600Hzであるように仮定され、(5)2つの受信機アンテナ、ターボ符号、およびインタリービングによって、BER対SNRのために(符号化率およびチャネルに応じて)約10dBの追加の性能利得が期待され、(6)RSチャネル推定値が、シミュレーション結果における復調のためにデータ・チャネルに直接適用される。 Simulation results are shown in the following graphs 1-10, where (1) channel estimation and demodulation performance is QPSK at UE mobility of 3 km / hr, 60 km / hr, 120 km / hr, and 350 km / hr , 16QAM, 64QAM modulation, (2) the receiver comprises a single attenuator at the eNodeB, (3) the uncoded modulation symbol error rate SER vs. SNR is plotted, (4) 2 GHz carrier frequency is assumed to be 5 Hz, 100 Hz, 200 Hz, and 600 Hz, respectively, with maximum Doppler spreads at 3 km / hr, 60 km / hr, 120 km / hr, and 350 km / hr, and (5) two receivers. For BER vs. SNR by antenna, turbo code, and interleaving Coding rate and according to the channel) additional performance gain of about 10dB is expected, (6) RS channel estimates is applied directly to the data channel for demodulation in the simulation results.
グラフ1〜4は、以下のようにQPSK復調性能比較を提供する。
Graphs 1-4 provide a QPSK demodulation performance comparison as follows.
グラフ5〜7は、以下のように16QAM復調性能比較を提供する。
グラフ8〜10は、以下のように64QAM復調性能比較を提供する。
本発明の低複雑性MMSEチャネル推定方法は、低減されたオーバヘッド、低減された計算回数、向上したシステム性能によって、350km/時までQPSK変調をサポートするために同等の正確さを提供する。 The low complexity MMSE channel estimation method of the present invention provides equivalent accuracy to support QPSK modulation up to 350 km / hour with reduced overhead, reduced number of calculations, and improved system performance.
16QAM変調では、チャネル推定の正確さは、120km/時までの移動度をサポートすることができる。16QAMを使用するより高い移動度では、搬送波間干渉(ICI)が支配的になり、雑音をAWGNとみなすMMSEなどの技術は、SNRを高めることによりチャネル推定性能を改善することができない。第2の実施形態において検討されるように、チャネル推定と組み合わされたICI除去を実行する技術は、そのような高い移動度に対して、より効果的である可能性がある。 For 16QAM modulation, channel estimation accuracy can support mobility up to 120 km / hr. At higher mobility using 16QAM, inter-carrier interference (ICI) becomes dominant and techniques such as MMSE that consider noise as AWGN cannot improve channel estimation performance by increasing SNR. As discussed in the second embodiment, techniques for performing ICI cancellation combined with channel estimation may be more effective for such high mobility.
64QAM変調では、チャネル推定の正確さは、60km/時までの移動度をサポートすることができる。64QAM変調では、チャネル推定の正確さは強靭でなく、したがって、120km/時におけるICIは、グラフ10に示されているように、十分な復調性能を提供することができない。共同ICI除去およびチャネル推定を実行する技術は、64QAM変調を使用するそれらのより高い移動度におけるそのような密度の高いコンステレーションに対して、より効果的である可能性がある。 With 64QAM modulation, channel estimation accuracy can support mobility up to 60 km / hr. With 64QAM modulation, the accuracy of channel estimation is not robust, so ICI at 120 km / hour cannot provide sufficient demodulation performance as shown in graph 10. Techniques that perform joint ICI cancellation and channel estimation may be more effective for such dense constellations at their higher mobility using 64QAM modulation.
信号対雑音比(SNR)の正確な推定は、低複雑性最小平均二乗誤差(RC−MMSE)チャネル推定の本発明による使用のためのeNodeB受信機における不可欠な処理ステップであることに留意されたい。本発明(低複雑性MMSEチャネル推定)の技術の性能は、推定されたSNRに対して何らかの敏感性を有する。グラフ11において、+/−3dBの範囲内のSNR推定誤りに関する復調SER対実際のSNRがプロットされている。SNRの過大推定は、わずかによりよい性能を生じさせることになるが、一方、SNRの過小推定は、より悪い性能を生じさせることになることに留意されたい。性能低下を限定するために、SNRは実際のチャネルSNRの−3dB以内で推定されることが望まれる。 Note that accurate estimation of signal-to-noise ratio (SNR) is an essential processing step in an eNodeB receiver for use according to the present invention of low complexity least mean square error (RC-MMSE) channel estimation. . The performance of the technique of the present invention (low complexity MMSE channel estimation) has some sensitivity to the estimated SNR. In graph 11, the demodulated SER versus actual SNR for SNR estimation errors in the range of +/− 3 dB is plotted. Note that overestimation of the SNR will yield slightly better performance, while underestimation of the SNR will yield worse performance. In order to limit the performance degradation, it is desirable that the SNR be estimated within -3 dB of the actual channel SNR.
たとえSNRの過大推定がRC−MMSEチャネル推定性能に役立つことができても、過大推定されたSNRは、(リソース割当のための)スケジューリング、変調および符号化制御、ハンドオフ、電力制御、ならびに軟判定復号のためのアルゴリズムに対して性能低下を引き起こす可能性がある。したがって、システム全体の性能低下を最小化するためにできるだけ正確にSNRを推定することが不可欠である。 Even though overestimation of the SNR can help RC-MMSE channel estimation performance, the overestimated SNR can be improved by scheduling (for resource allocation), modulation and coding control, handoff, power control, and soft decisions. There is a possibility of causing a performance degradation to the algorithm for decoding. It is therefore essential to estimate the SNR as accurately as possible in order to minimize overall system performance degradation.
本発明の第2の態様の一部分であるより正確なSNR推定は、次の2つの部分の推定から成る。(i)信号電力推定、および(ii)雑音プラス干渉分散推定。信号電力推定は比較的簡単であり、チャネル推定値から実行されることが可能である。しかし、雑音または干渉の分散の正確な推定は複雑である。 The more accurate SNR estimate that is part of the second aspect of the invention consists of the following two part estimates. (I) signal power estimation, and (ii) noise plus interference variance estimation. Signal power estimation is relatively simple and can be performed from channel estimates. However, accurate estimation of noise or interference variance is complex.
雑音分散推定のための通常のアルゴリズムは、雑音統計量が全割当帯域幅にわたって一定(白色雑音)のままであると仮定する。実際のLTEデプロイメントでは、N=1の周波数再利用によって、ネットワーク内のすべてのセルサイトは、すべてのセクタにおいて同じセットの物理リソース・ブロック(PRB)を使用する。調整によって干渉を軽減しても、隣接するセル/セクタからのPRB割当にかなりのオーバラップがある。遠くのセルからの部分的にまたは完全にオーバラップしたリソース・ブロックは、同一チャネル干渉(CCI)を生ぜしめる。 A typical algorithm for noise variance estimation assumes that the noise statistic remains constant (white noise) over the entire allocated bandwidth. In an actual LTE deployment, with N = 1 frequency reuse, all cell sites in the network use the same set of physical resource blocks (PRBs) in all sectors. Even with interference mitigation through coordination, there is considerable overlap in PRB allocation from neighboring cells / sectors. Partially or completely overlapping resource blocks from distant cells cause co-channel interference (CCI).
さらに、隣接チャネルの不適切なフィルタリングの結果として生じる隣接チャネル干渉(ACI)、および、ユーザ機器(UE)の高移動度におけるドップラー・スプレッドからのスペクトルの広がりに起因する搬送波間干渉(ICI)が存在する。これらの干渉は、一般に、白色ではなく、本来有色であり、スペクトル密度が全帯域幅にわたって一様でない。実際には、アップリンク受信機に存在する総雑音は、しばしば、相関している有色雑音と共に白色ガウス雑音から成る。 Further, adjacent channel interference (ACI) resulting from improper filtering of adjacent channels and inter-carrier interference (ICI) due to spectral broadening from Doppler spread at high mobility of user equipment (UE) Exists. These interferences are generally not white but colored in nature and the spectral density is not uniform across the entire bandwidth. In practice, the total noise present in the uplink receiver often consists of white Gaussian noise along with correlated colored noise.
以下のセクションでは、eNodeB受信機内のRC−MMSEチャネル推定器からのSNR推定のための方法および手順が提案される。ユーザ機器の物理ランダム・アクセス・チャネル(PRACH)プリアンブルまたはサウンディング基準信号(SRS)から推定されたSNRは、物理アップリンク共用チャネル(PUSCH)第1スロット復調基準信号(DMRS)チャネル推定のために使用されることが可能である。第2スロットDRSチャネル推定は、下記の方法を使用して第1スロットDMRSから推定された更新されたSNRを使用することができる。 In the following section, methods and procedures for SNR estimation from an RC-MMSE channel estimator in an eNodeB receiver are proposed. The SNR estimated from the physical random access channel (PRACH) preamble or sounding reference signal (SRS) of the user equipment is used for physical uplink shared channel (PUSCH) first slot demodulation reference signal (DMRS) channel estimation. Can be done. The second slot DRS channel estimation may use the updated SNR estimated from the first slot DMRS using the following method.
LTEアップリンクにおける信号干渉対雑音比推定の一部分として、k番目の副搬送波のためのn番目のシンボルにおけるFFT後の受信されたRS信号は、
Yn,k=Sn,kHn,k+In,k+Wn,k
Yn,k=Sn,kHn,k+Zn,k (7)
と書かれることが可能であり、
ここで、
Sn,kは送信されたRSシンボルであり、
Hn,kはチャネル周波数応答(CFR)の値であり、
In,kは、CCI、ACI、およびICIを含む有色雑音(干渉)であり、
Wn,kは白色ガウス雑音サンプルであり、
Zn,kは全雑音項である。
As part of the signal interference to noise ratio estimation in the LTE uplink, the received RS signal after FFT in the nth symbol for the kth subcarrier is:
Y n, k = S n, k H n, k + In , k + W n, k
Y n, k = S n, k H n, k + Z n, k (7)
Can be written,
here,
S n, k is the transmitted RS symbol,
H n, k is the value of the channel frequency response (CFR),
In , k is colored noise (interference) including CCI, ACI, and ICI;
W n, k is a white Gaussian noise sample,
Z n, k is the total noise term.
不完全な同期、トランシーバ非線形性などに起因する劣化はWn,kに包含されると仮定される。さらに、CFRは観察時間内に変化しないと仮定される。 It is assumed that degradation due to imperfect synchronization, transceiver nonlinearity, etc. is included in W n, k . Furthermore, it is assumed that the CFR does not change within the observation time.
LTEアップリンクにおけるチャネル推定のために使用される基準信号(RS)は、同じSC−FDMAシンボルにおいて生じる。これは、すべてのLTEアップリンク物理チャネル(SRS、PRACH、PUCCH、およびPUSCH)に当てはまる。提案されたSINR推定方法は、RSチャネル推定値、およびRSにおけるコード・シンボルの知識を利用するので、数式では、シンボル番号を表す下付き文字nを省略する。 The reference signal (RS) used for channel estimation in the LTE uplink occurs in the same SC-FDMA symbol. This is true for all LTE uplink physical channels (SRS, PRACH, PUCCH, and PUSCH). Since the proposed SINR estimation method uses the RS channel estimation value and the knowledge of the code symbol in the RS, the subscript n representing the symbol number is omitted in the equation.
提案された方法の信号電力推定は簡単である。この推定は有用な信号電力レベルを得るためにチャネル推定値を利用する。低複雑性最小平均二乗誤差(RC−MMSE)チャネル推定[1]は、チャネルの推定値、
本発明は、干渉プラス雑音のレベルを推定するために信号再生(SR)推定器の使用を提案する。雑音電力推定のためのこの手法は、周波数領域における雑音の多い受信サンプルと、雑音のない受信サンプルの最善の仮説との差異を見つけることに基づく。RSにおけるコード・シンボル値Skは、eNodeB受信機において知られている。したがって、チャネル推定値、
干渉プラス雑音分散の正確な推定は、
I、およびICIから成る。この論考のために、白色ガウス雑音はWk=N(0,σ0 2)
と、干渉項はIk=N(0,σk 2)とモデル化され、ここでσkは局所標準偏差である。
An accurate estimate of interference plus noise variance is
I and ICI. For this discussion, white Gaussian noise is W k = N (0, σ 0 2 ).
And the interference term is modeled as I k = N (0, σ k 2 ), where σ k is the local standard deviation.
本発明の方法は、チャネル推定値からの信号再生を利用する雑音分散推定を提案する。したがって、チャネル推定誤差に起因する雑音に対する追加の成分も存在する。チャネル推定誤差は、分散のゼロ平均複雑白色ガウス・プロセスEk=N(0,σg 2)とモデル化されることが可能である。 The method of the present invention proposes noise variance estimation using signal recovery from channel estimates. Thus, there are also additional components for noise due to channel estimation errors. The channel estimation error can be modeled as a zero-mean complex white Gaussian process E k = N (0, σ g 2 ) of variance.
干渉項と白色雑音項が相関していないと仮定すると、全雑音項
成分、
目的は、SNRを見つけるために使用されることが可能である
component,
Objective can be used to find SNR
本明細書に記載の方法および手順は、
本発明は、式(8)によって得られた信号電力を使用してSNR推定値を生成し、以下のように、式(9)によって定義された雑音サンプルの雑音分散を計算する。
式(10)から得られた本発明におけるSNR推定器の性能がグラフ13に示されている。
このグラフには、実際のSNRの関数としてのSNR推定誤差が示されている。SNR推定誤差=実際のSNR−推定されたSNRである。グラフ13から分かるように、SNRは実際のSNRのより低い値において過大推定されており(これは、雑音分散が過小推定されていることを意味する)、SNRは実際のSNRのより高い値において過小推定されている(これは、雑音分散が過大推定されていることを意味する)。 This graph shows the SNR estimation error as a function of the actual SNR. SNR estimation error = actual SNR−estimated SNR. As can be seen from graph 13, the SNR is overestimated at a lower value of the actual SNR (which means that the noise variance is underestimated), and the SNR is at a higher value of the actual SNR. Underestimated (this means that the noise variance is overestimated).
SNRの高い値における雑音分散の過大推定は、部分的にはチャネル推定誤差に起因する。SNRの高い値においては、チャネル推定誤差分散は、測定されている雑音/干渉分散と同等であり、したがって、実際より高い雑音/干渉が報告されている。 Overestimation of noise variance at high values of SNR is due in part to channel estimation errors. At high values of SNR, the channel estimation error variance is equivalent to the measured noise / interference variance, and thus higher noise / interference is reported than it actually is.
SNR推定誤差を補償するためには、干渉プラス雑音のレベルとチャネル推定誤差との間に直接関係があると仮定することが簡単で分かりやすい。全雑音分散推定上のチャネル推定誤差分散の影響を考慮に入れ、したがって、総雑音過大推定を補償するために、補償因数ρを導入することが提案される。因数ρは、チャネル推定誤差の分散と干渉プラス雑音の分散との比率と定義される。 To compensate for the SNR estimation error, it is simple and straightforward to assume that there is a direct relationship between the level of interference plus noise and the channel estimation error. In order to take into account the effect of the channel estimation error variance on the total noise variance estimation and thus to compensate for the total noise overestimation, it is proposed to introduce a compensation factor ρ. The factor ρ is defined as the ratio between the variance of the channel estimation error and the variance of interference plus noise.
この比率ρを使用してSNRのレベルのより正確な推定値が式(11)から得られることが可能である。
式(11)における比率ρは、式(10)におけるチャネル推定誤差によって生じた過大推定を補償する。ρの値は、0から1までの間で最適化されることが可能である。因数ρは、主にチャネル推定器の性能に依存する。チャネル推定器の性能は、チャネル推定器の平均二乗チャネル推定誤差(MSE)シミュレーションから得られることが可能である。完全なチャネル推定の理想的な場合には、ρは0に等しい。 The ratio ρ in equation (11) compensates for the overestimation caused by the channel estimation error in equation (10). The value of ρ can be optimized between 0 and 1. The factor ρ depends mainly on the performance of the channel estimator. The performance of the channel estimator can be obtained from the mean square channel estimation error (MSE) simulation of the channel estimator. In the ideal case of full channel estimation, ρ is equal to zero.
ρの様々な値に関して、実際のSNRの関数としての補償後のSNR推定誤差がグラフ14に示されている。
さらに、補償因数ρの様々な値に関するSNR推定誤差が表1に提供されている。
グラフ4および表1から分かるように、ρによるSNR推定誤差補償は、SNR推定誤差値の全体的な平滑化を生じさせる。低いSNRにおいて若干の過大推定が依然として存在するが、過小推定は、SNRの高い値において最小化される。SNR推定誤差は、ρ=0.9の補償因数では、広く−6dB/+4dBの範囲内にある。ベンチマークとして、この推定性能は、CDMA無線インターフェース規格に規定されている+/−9dBの電力測定の正確さ必要条件より良いことに留意されたい。 As can be seen from Graph 4 and Table 1, SNR estimation error compensation by ρ results in an overall smoothing of the SNR estimation error value. There is still some overestimation at low SNR, but underestimation is minimized at high values of SNR. The SNR estimation error is widely in the range of −6 dB / + 4 dB with a compensation factor of ρ = 0.9. Note that as a benchmark, this estimated performance is better than the accuracy requirement of +/− 9 dB power measurement specified in the CDMA radio interface standard.
式(2)から正確なRSチャネル推定値を得るために、RSシンボルにおける副搬送波間の周波数相関を利用することも必要である。低いユーザ機器移動度においては、これらのRSチャネル推定値がデータ・チャネル等化のために直接適用されることが可能である。これは、RSチャネル推定値とデータ・チャネル推定値との間に時間領域における高い相関関係があるという事実に起因する。 In order to obtain an accurate RS channel estimate from equation (2), it is also necessary to utilize the frequency correlation between subcarriers in the RS symbol. At low user equipment mobility, these RS channel estimates can be applied directly for data channel equalization. This is due to the fact that there is a high correlation in the time domain between the RS channel estimate and the data channel estimate.
しかし、より高いユーザ機器移動度(通常、>60km/時)においては、RSチャネル推定値とデータ・チャネル推定値との間の時間領域における相関は低下する。したがって、データ・チャネルを等化するために直接RSチャネル推定値を適用することは、SNR対SER性能をわずかに低下させることになる。より高いユーザ機器移動度においては、データ・チャネル推定値は、RSチャネル推定値から補間される必要がある。線形、双一次、および二次手法を含めて、補間のためのいくつかの手法がある。補間に対するこれらの手法は静的であり、同じ手法がすべてのUE移動度のために使用され、したがって最適のSNR対SER性能を提供しない。 However, at higher user equipment mobility (typically> 60 km / hour), the correlation in the time domain between the RS channel estimate and the data channel estimate decreases. Therefore, applying the RS channel estimate directly to equalize the data channel will slightly degrade SNR vs. SER performance. For higher user equipment mobility, the data channel estimate needs to be interpolated from the RS channel estimate. There are several techniques for interpolation, including linear, bilinear, and quadratic techniques. These approaches to interpolation are static and the same approach is used for all UE mobility and therefore does not provide optimal SNR vs. SER performance.
RSチャネルからのデータ・チャネル補間の適応方法が本発明において提案される。この手法では、データ・チャネルとRSチャネルとの間の時間相関関数が補間のために利用される。所与のサブフレームにおけるシンボル・トゥ・シンボルのチャネルの時間相関がRSチャネル推定値からのデータ・チャネル補間のために有利に使用される。時間相関関数はドップラー・スプレッドに依存するので、この手法は第1にUE移動度に起因するドップラー・スプレッドを推定する。 An adaptive method of data channel interpolation from the RS channel is proposed in the present invention. In this approach, the time correlation function between the data channel and the RS channel is used for interpolation. The time correlation of the symbol-to-symbol channel in a given subframe is advantageously used for data channel interpolation from the RS channel estimate. Since the time correlation function depends on the Doppler spread, this approach first estimates the Doppler spread due to UE mobility.
ドップラー推定のために2つの手法が提案される。
(i)RSチャネル推定値交差相関ベースの手法
(ii)RSチャネル推定値位相線形性ベースの手法
Two approaches are proposed for Doppler estimation.
(I) RS channel estimate cross-correlation based technique (ii) RS channel estimate phase linearity based technique
推定されたドップラー・スプレッドの知識によって、RSチャネル推定値からのデータ・チャネル推定値の補間のために、データ・チャネルとRSチャネルとの間の時間相関が得られ、使用されることが可能である。 With knowledge of the estimated Doppler spread, a time correlation between the data channel and the RS channel can be obtained and used for interpolation of the data channel estimate from the RS channel estimate. is there.
アップリンクPRBおよびRS構造を示す図2を参照すると、このデータ補間方法は、サブフレームの14シンボルにわたってデータ副搬送波ごとに実施されることが可能である。すべてのこれらの14シンボルは、所与の副搬送波ごとに同じ周波数にあるので、周波数相関は、所与の副搬送波ごとにすべての14シンボルにわたって単一である。しかし、これらのシンボルにわたる時間相関は、シンボル間隔およびUE移動度に応じて異なることになる。ドップラー・スプレッドを推定し、それをこれらのシンボルにわたって副搬送波間の時間相関を生成するために使用することにより、RSチャネル推定値からデータ・チャネル推定値を正確に補間することが可能である。 Referring to FIG. 2, which shows uplink PRB and RS structure, this data interpolation method can be implemented for each data subcarrier over 14 symbols of a subframe. Since all these 14 symbols are at the same frequency for a given subcarrier, the frequency correlation is single across all 14 symbols for a given subcarrier. However, the time correlation across these symbols will vary depending on the symbol interval and UE mobility. By estimating the Doppler spread and using it to generate the temporal correlation between the subcarriers over these symbols, it is possible to accurately interpolate the data channel estimate from the RS channel estimate.
本発明のこの第3の態様は、3つの主要ステップを有する。(1)RSチャネル推定値からユーザ機器ドップラー・スプレッド推定を生成するステップ、(2)ステップ1からのドップラー推定値を使用してRSシンボルに関してデータ・シンボルの時間相関行列を生成するステップ、(3)ステップ2からの時間相関行列を使用してRSチャネル推定値からデータ・チャネル推定値を補間するステップ。 This third aspect of the invention has three main steps. (1) generating a user equipment Doppler spread estimate from the RS channel estimate; (2) generating a time correlation matrix of data symbols for RS symbols using the Doppler estimate from step 1; ) Interpolating the data channel estimate from the RS channel estimate using the time correlation matrix from step 2.
ステップ1では、アップリンク・サブフレームのスロット0およびスロット1における2つのRSシンボル間の交差相関を使用してユーザ機器ドップラー・スプレッド推定が生成される。
式(5)から、
γt(l)=J0(2πfmaxlTs)
が得られ、
ここで、
J0は、ゼロ次および第1種のベッセル関数であり、
fmaxは、UEの最大ドップラー・スプレッドであり、
Tsは、OFDMA/SCFDMA総シンボル継続時間(シンボルプラスCP継続時間)であり、
lは、シンボル指数である。
グラフ15において、スロット0およびスロット1におけるRS間の時間相関が最大ドップラー・スプレッドの関数としてプロットされている。
From equation (5)
γ t (l) = J 0 (2πf max lT s )
Is obtained,
here,
J 0 is the zero order and first kind Bessel functions,
f max is the maximum Doppler spread of the UE,
T s is the OFDMA / SCFDMA total symbol duration (symbol plus CP duration);
l is the symbol index.
In graph 15, the time correlation between RSs in slot 0 and slot 1 is plotted as a function of maximum Doppler spread.
本発明のこの態様における方法のステップ1の一部分として、ドップラー推定は、以下のように交差相関Cs0_s1を生成するために使用される、RC−MMSE技術によって得られたスロット0およびスロット1からのRSチャネル推定値を使用して生成される。
ステップ1から得られた値は、式(5)の通り算出され、DSPメモリに記憶されている有限数のfmax値(50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600Hz)に対応する相関値から引かれる。ステップ(2)からの最小誤差に対応するfmaxは、UEのためのドップラー・スプレッド推定値のための最良近似とみなされる。 The value obtained from step 1 is calculated as in equation (5) and stored in the DSP memory with a finite number of f max values (50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600 Hz). The f max corresponding to the minimum error from step (2) is considered the best approximation for the Doppler spread estimate for the UE.
本発明におけるこの第3の手法は、RSチャネル推定値の位相に対する区分線形近似に基づく。下記のグラフ16に示されているように、推定されたRSチャネルの位相は、RSチャネル推定値サンプルと区分線形関係を有する。
φをRSチャネル推定値の位相と定義すると、φw.r.t時間の微分は、最大ドップラー・スプレッドの推定値を提供する。この微分は、グラフ16に示されているRSチャネル推定値位相対サンプル関係の勾配を取ることにより同等に実行されることが可能である。
ドップラー・スプレッドを得るための手順は、以下のように要約されることが可能である。第1に、前述の本発明のRC−MMSE方法を使用してRSチャネル推定を実行し、第2に、最低の副搬送波チャネル推定値および最高の副搬送波チャネル推定値の位相を計算し(これは、tan−1(Y/X)によって計算されることが可能であり、ここで、Yはチャネル推定値の虚部であり、Xはチャネル推定値の実部である)、第3に、同等のサンプル時間で割られた位相間の差分を取って2πfmaxを得る。 The procedure for obtaining a Doppler spread can be summarized as follows. First, RS channel estimation is performed using the RC-MMSE method of the present invention described above, and second, the phase of the lowest subcarrier channel estimate and the highest subcarrier channel estimate is calculated (this Can be calculated by tan −1 (Y / X), where Y is the imaginary part of the channel estimate and X is the real part of the channel estimate), third, The difference between the phases divided by the equivalent sample time is taken to obtain 2πf max .
推定されたドップラー・スプレッドは、データ・チャネル補間のために必要とされる時間相関を生成するために使用される。2つの時間相関行列が生成される必要がある。1つは、パイロット自己相関行列、Rppであり、もう1つは、雑音の多いパイロット・チャネル推定値とデータ・チャネル推定値との間の交差相関、
図2に示されているLTEアップリンク・リソース・ブロックでは、行における2つのパイロット・チャネル推定値間の時間自己相関、Rppは、2×2行列であり、式(5)から生成されることが可能である。3km/時、30km/時、120km/時、および360km/時のUE移動度の行列値が以下に示されている。
同様に、雑音の多いパイロット・チャネル推定値およびデータ・チャネル推定値のための交差相関行列、
1.0000 0.9999
1.0000 0.9999
1.0000 0.9999
1.0000 0.9999
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
0.9999 1.0000
0.9999 1.0000
0.9999 1.0000
0.9999 1.0000
(a)3km/時のUE移動度に関する
0.9989 0.9875
0.9995 0.9898
0.9999 0.9920
1.0000 0.9939
0.9999 0.9955
0.9995 0.9969
0.9989 0.9980
0.9980 0.9989
0.9969 0.9995
0.9955 0.9999
0.9939 1.0000
0.9920 0.9999
0.9898 0.9995
0.9875 0.998
(b)30km/時のUE移動度に関する
0.9955 0.9504
0.9980 0.9597
0.9995 0.9681
1.0000 0.9755
0.9995 0.9820
0.9980 0.9875
0.9955 0.9920
0.9920 0.9955
0.9875 0.9980
0.9820 0.9995
0.9755 1.0000
0.9681 0.9995
0.9597 0.9980
0.9504 0.9955
(c)60km/時のUE移動度に関する
0.9820 0.8088
0.9920 0.8436
0.9980 0.8754
1.0000 0.9039
0.9980 0.9289
0.9920 0.9504
0.9820 0.9681
0.9681 0.9820
0.9504 0.9920
0.9289 0.9980
0.9039 1.0000
0.8754 0.9980
0.8436 0.9920
0.8088 0.9820
(d)120km/時のUE移動度に関する
0.8436 −0.1383
0.9289 −0.0086
0.9820 0.1369
1.0000 0.2915
0.9820 0.4472
0.9289 0.5962
0.8436 0.7307
0.7307 0.8436
0.5962 0.9289
0.4472 0.9820
0.2915 1.0000
0.1369 0.9820
−0.0086 0.9289
−0.1383 0.8436
(e)360km/時のUE移動度に関する
1.0000 0.9999
1.0000 0.9999
1.0000 0.9999
1.0000 0.9999
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
1.0000 1.0000
0.9999 1.0000
0.9999 1.0000
0.9999 1.0000
0.9999 1.0000
(A) Regarding UE mobility at 3 km / hour
0.9995 0.9898
0.9999 0.9920
1.0000 0.9939
0.9999 0.9955
0.9995 0.9969
0.9989 0.9980
0.9980 0.9989
0.9969 0.9995
0.9955 0.9999
0.9939 1.0000
0.9920 0.9999
0.9898 0.9995
0.9875 0.998
(B) Regarding UE mobility at 30 km / hour
0.9980 0.9597
0.9995 0.9681
1.0000 0.9755
0.9995 0.9820
0.9980 0.9875
0.9955 0.9920
0.9920 0.9955
0.9875 0.9980
0.9820 0.9995
0.9755 1.0000
0.9681 0.9995
0.9597 0.9980
0.9504 0.9955
(C) Regarding UE mobility at 60 km / hour
0.9920 0.8436
0.9980 0.8754
1.0000 0.9039
0.9980 0.9289
0.9920 0.9504
0.9820 0.9681
0.9681 0.9820
0.9504 0.9920
0.9289 0.9980
0.9039 1.0000
0.8754 0.9980
0.8436 0.9920
0.8088 0.9820
(D) Regarding UE mobility at 120 km / h
0.9289 -0.0086
0.9820 0.1369
1.0000 0.2915
0.9820 0.4472
0.9289 0.5962
0.8436 0.7307
0.7307 0.8436
0.5962 0.9289
0.4472 0.9820
0.2915 1.0000
0.1369 0.9820
-0.0086 0.9289
-0.1383 0.8436
(E) Regarding UE mobility at 360 km / hour
MMSE推定理論に基づいて、RSチャネル推定値からの時間領域補間データ・チャネル推定値は、
ここで、
Xは、パイロットまたは基準シンボル(RS)値を含むベクトルであり、
here,
X is a vector containing pilot or reference symbol (RS) values;
RC−MMSEチャネル推定を得る際に使用される同様の簡約を使用することにより、式(14)は、
RSチャネル推定値からの本発明におけるデータ・チャネル補間のための手順は、以下のステップを含む。第1に、以下で再現される式(2)の使用を通じて記載されたRC−MMSE手順を使用してスロット0およびスロット1のためのRSチャネル推定値を生成する。これは、ユーザの割り当てられたPRB(12*PRBalloc_size×1ベクトル)に関するユーザのRSチャネル推定値を生成する。
第2に、本発明は、前述の方法を使用することによりユーザ機器ドップラー・スプレッド、fmaxを推定する。 Second, the present invention estimates the user equipment Doppler spread, f max , by using the method described above.
第3に、推定されたドップラー・スプレッド、fmaxに対応するメモリに記憶されている予め計算された行列Rppおよび
第4に、RSのRC−MMSE推定値、SNR推定値、およびRSコンステレーションの知識によって、データ・チャネル推定値は、式(15)の通り線形補間を使用して得られることが可能である。 Fourth, with knowledge of the RS RC-MMSE estimate, SNR estimate, and RS constellation, the data channel estimate can be obtained using linear interpolation as in equation (15). .
前述の線形補間は、12個のデータ・チャネル推定値を含むベクトル14×1を生成する。補間は、すべてのデータ・チャネル推定値を得るために12*PRBallc_size回繰り返される The linear interpolation described above produces a vector 14 × 1 containing 12 data channel estimates. The interpolation is repeated 12 * PRB allc_size times to get all data channel estimates
補間は、3つの行列の乗算、(14×2)*(2×2)*(2×1)を含む。この補間は、全シンボルにわたる1つの副搬送波のための12個のデータ・チャネル推定値(および2つのRS推定値)を含む14×1ベクトルを提供する。これは、副搬送波ごとの84回の複素乗算に相当する。 Interpolation involves multiplication of three matrices, (14 × 2) * (2 × 2) * (2 × 1). This interpolation provides a 14 × 1 vector containing 12 data channel estimates (and 2 RS estimates) for one subcarrier across all symbols. This corresponds to 84 complex multiplications for each subcarrier.
10MHzシステムでは、この乗算は、1ミリ秒ごとに48×12=576の副搬送波のために実行される必要がある。したがって、複素乗算の回数は、1秒あたり48.384 e06回に等しい。これは、RC−MMSE RSチャネル推定のために必要とされる0.6900992e+009回の複素乗算に比べて比較的わずかである。 In a 10 MHz system, this multiplication needs to be performed for 48 × 12 = 576 subcarriers every millisecond. Therefore, the number of complex multiplications is equal to 48.384 e06 times per second. This is relatively small compared to the 0.6900992e + 009 complex multiplications required for RC-MMSE RS channel estimation.
すべての時間相関値をすべての可能なドップラー・スプレッドに対応するメモリに記憶することは実用的でない。図2から分かるように、サブフレームにおけるRSシンボル間の相関は、0〜700Hzドップラーの範囲にわたって1.0から0.1まで変わる。2.0GHzの搬送波周波数においては、360km/時のUE速度は、600Hzのドップラー・スプレッドに変わる。以下のセットの量子化されたドップラー・スプレッド値に対応する相関値を記憶することが推奨される。Hz単位での[50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600]。 It is impractical to store all time correlation values in memory corresponding to all possible Doppler spreads. As can be seen from FIG. 2, the correlation between RS symbols in a subframe varies from 1.0 to 0.1 over a range of 0-700 Hz Doppler. At a carrier frequency of 2.0 GHz, the UE speed of 360 km / hour changes to a 600 Hz Doppler spread. It is recommended to store correlation values corresponding to the following set of quantized Doppler spread values. [50 100 150 200 250 300 300 350 400 450 500 550 600] in Hz.
ドップラー・スプレッドのこのような量子化された近似に起因する性能低下はわずかである。
Rpp行列、および
Rpp matrix, and
以下の仮定を条件としてのシミュレーション結果が、下記のグラフ17〜19に示されている。(1)より高い移動度におけるQPSK/16−QAM/64−QAMのための補間ありおよびなしのチャネル推定およびデータ復調性能が利用され、(2)受信機は、eNodeBにおいて単一のアンテナを有すると仮定され、(3)符号化されていない変調シンボル誤差率SER対SNRがプロットされ、(4)2GHzの搬送波周波数が、最大ドップラー・スプレッドが360km/時では600Hzであるように仮定される。2つの受信機アンテナ、ターボ符号、およびインタリービングによって、(符号化率およびチャネルに応じて)追加の約10dB性能利得がBER対SNRのために期待されることに留意されたい。 Simulation results under the following assumptions are shown in graphs 17 to 19 below. (1) Channel estimation and data demodulation performance with and without interpolation for QPSK / 16-QAM / 64-QAM at higher mobility is utilized; (2) The receiver has a single antenna at the eNodeB. Then, (3) the uncoded modulation symbol error rate SER vs. SNR is plotted, and (4) a carrier frequency of 2 GHz is assumed to be 600 Hz at a maximum Doppler spread of 360 km / hour. Note that with the two receiver antennas, turbo code, and interleaving, an additional approximately 10 dB performance gain is expected for BER vs. SNR (depending on code rate and channel).
グラフ17〜19は、以下のように復調性能比較を提供する。
Graphs 17-19 provide demodulation performance comparisons as follows.
本出願の前述の諸実施形態は、例示のみを意図されている。当業者は、本出願の範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に対して改変、修正、および変形を行うことができる。前述の説明では、本発明の理解を提供するために多数の細部が述べられている。しかし、本発明はこれらの細部なしに実施されることが可能であることが当業者には理解されるであろう。本発明は限られた数の実施形態に関して開示されているが、当業者は、それらからの多数の変更形態および変形形態を理解するであろう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に入るそのような変更形態および変形形態を含むものとする。 The foregoing embodiments of the present application are intended to be examples only. Those skilled in the art can make changes, modifications, and variations to the specific embodiments without departing from the scope of the present application. In the foregoing description, numerous details are set forth to provide an understanding of the present invention. However, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be practiced without these details. Although the present invention has been disclosed with respect to a limited number of embodiments, those skilled in the art will appreciate numerous modifications and variations therefrom. The appended claims are intended to cover such modifications and variations as fall within the true spirit and scope of this invention.
Claims (40)
前記方法は、前記無線通信システム上に送信機およびアップリンク受信機を提供することを含み、
前記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のための前記チャネルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算され、
前記低複雑性最小平均二乗誤差式は、システム性能に関して複数の仮定を行い、式計算の複雑性を低減するために最小平均二乗誤差式における値を置き換え、その結果、処理時間が低減され、システム・オーバヘッド使用量が低減されることになる、方法。 A method for estimating an uplink receiver channel in a wireless communication system having a transmitter and a receiver , comprising:
The method includes providing a transmitter and the uplink receiver on the radio communication system,
In order for the uplink receiver channel to estimate the channel for the uplink receiver,
Calculated using the low complexity minimum mean square error (MMSE) formula of
The low complexity least mean square error formula makes multiple assumptions about system performance and replaces the values in the minimum mean square error formula to reduce the complexity of formula computation, resulting in reduced processing time and system overhead usage will be reduced, methods.
を推定することであり、yはRSシンボルの受信されたベクトルであり、XはUL RSシンボルにおける既知の送信されたCAZACシーケンスのベクトルである、請求項1に記載の方法。 One assumption regarding system performance is that every slot (0.5 ms duration)
The method of claim 1, wherein y is a received vector of RS symbols and X is a vector of known transmitted CAZAC sequences in UL RS symbols.
を使用してSNR推定値を得ることである、請求項1に記載の方法。 One assumption regarding system performance is that the simulation shows that the channel estimation performance is robust to SNR estimation errors, so for intermittent transmissions, the channel estimate
The method of claim 1, wherein the method is to obtain an SNR estimate using.
前記システムは、前記無線通信システム上の送信機およびアップリンク受信機を備え、
前記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のための前記チャネルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算され、
前記低複雑性最小平均二乗誤差式が、システム性能に関する複数の仮定を行い、式計算複雑性を低減するために最小平均二乗誤差式における値を置き換え、その結果、処理時間が低減され、システム・オーバヘッド使用量が低減されることになる、システム。 A transmission system for estimating an uplink receiver channel in a wireless communication system, comprising :
The system comprises a transmitter and an uplink receiver on the wireless communication system ,
The uplink receiver channel, to estimate the channel for the uplink receiver,
Calculated using the low complexity minimum mean square error (MMSE) formula of
The low complexity minimum mean square error equation makes multiple assumptions regarding system performance and replaces the values in the minimum mean square error equation to reduce formula computation complexity, resulting in reduced processing time and system so that the overhead usage is reduced, the system.
を推定することであり、yはRSシンボルの受信されたベクトルであり、XはUL RSシンボルにおける既知の送信されたCAZACシーケンスのベクトルである、請求項19に記載のシステム。 One assumption regarding system performance is that every slot (0.5 ms duration)
20. The system of claim 19, wherein y is a received vector of RS symbols and X is a vector of known transmitted CAZAC sequences in UL RS symbols.
を使用してSNR推定値を得ることである、請求項19に記載のシステム。 One assumption regarding system performance is that the simulation shows that the channel estimation performance is robust to SNR estimation errors, so for intermittent transmissions, the channel estimate
The system of claim 19, wherein the SNR estimate is obtained using.
前記システムは、送信機および受信機を備え、
前記アップリンク受信機チャネルが、前記アップリンク受信機のためのチャネルを推定するために、
の低複雑性最小平均二乗誤差(MMSE)式を使用して計算される、システム。 A wireless communication system configured to estimate an uplink receiver channel , comprising :
The system comprises a transmitter and a receiver ,
In order for the uplink receiver channel to estimate a channel for the uplink receiver,
The system is calculated using a low complexity minimum mean square error (MMSE) equation.
38. The system of claim 37 , wherein the receiver interpolates a data channel using an adaptation step, an estimate of maximum Doppler spread, and a reference signal channel.
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